燃煤与生物质气化耦合发电技术——生物质气化焦油研究现状
生物质气化技术的工程应用研究
生物质气化技术的工程应用研究在当今能源需求不断增长和环境问题日益严峻的背景下，寻找可持续、清洁的能源解决方案成为了全球关注的焦点。
生物质气化技术作为一种具有潜力的能源转换技术，正逐渐在工程应用领域展现出其独特的优势和广阔的发展前景。
生物质气化是指将生物质原料（如木材、农作物秸秆、林业废弃物等）在一定的温度、压力和气化剂（通常为空气、氧气或水蒸气）的作用下，转化为可燃气体的过程。
这些可燃气体主要包括一氧化碳、氢气、甲烷等，具有较高的能源利用价值。
一、生物质气化技术的原理与分类生物质气化的基本原理是通过热化学过程将生物质中的有机物质分解为小分子气体。
根据气化过程中所采用的气化剂和气化设备的不同，可以将生物质气化技术分为以下几种主要类型：1、空气气化空气作为气化剂，成本低但产生的气体热值相对较低，通常用于直接燃烧或发电等领域。
2、氧气气化使用氧气作为气化剂，能够提高气化反应的温度和气体热值，但氧气的制取成本较高。
3、水蒸气气化水蒸气与生物质反应，生成的气体中氢气含量较高，气体热值也相对较高，但工艺较为复杂。
4、复合气化将上述两种或多种气化剂结合使用，以达到优化气体组成和提高气体品质的目的。
二、生物质气化技术在能源领域的工程应用1、发电生物质气化产生的可燃气体可以直接用于内燃机或燃气轮机发电，或者通过净化后进入燃气蒸汽联合循环发电系统，提高发电效率。
在一些农村地区和偏远地区，小型生物质气化发电装置为当地提供了稳定的电力供应。
2、供热气化产生的气体可以用于工业或民用供热，替代传统的煤炭等化石燃料，减少环境污染。
3、合成燃料通过进一步的化学处理，将气化产生的气体合成液体燃料，如甲醇、二甲醚等，提高能源的储存和运输便利性。
三、生物质气化技术在工业生产中的应用1、生产化学品生物质气化产生的合成气可以作为化工原料，用于生产氨、尿素等化学品。
2、金属冶炼在一些金属冶炼过程中，生物质气化气可以作为还原剂，降低对传统煤炭还原剂的依赖，减少碳排放。
生物质焦油处理方法研究进展
2017年第36卷第7期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·2407·化 工 进展生物质焦油处理方法研究进展李乐豪，闻光东，杨启炜，张铭，邢华斌，苏宝根，任其龙（浙江大学化学工程与生物工程学院，生物质化工教育部重点实验室，浙江 杭州 310027）摘要：生物质气化技术是目前常见的生物质能转化技术，其过程中产生的焦油不仅有腐蚀设备、堵塞管道、造成二次污染等危害，而且会降低生物质气化效率。
文章介绍了生物质焦油的组成、危害及其处理方法，重点介绍了最近几年里催化裂解法和等离子体法处理焦油的研究进展，并比较了不同方法的优缺点。
物理法具有设备和操作流程简单的优点，但存在焦油自身能量得不到利用和二次污染等问题。
热裂解法可将焦油转化为气体，具有增加产品气能量含量的优点，但对操作温度的要求高，耗费较大。
催化裂解法的温度低于热裂解法，是目前研究最活跃的领域，但仍普遍存在催化剂稳定性差、易失活、价格高等难题。
等离子体法是近年来新兴的焦油处理方法，包括冷等离子体法和热等离子体法。
其中，热等离子体法具有高温、高焓、高电子密度的特点，为生物质焦油处理技术的发展提供了新的可能。
关键词：生物质；焦油；合成气；热解；等离子体中图分类号：S216.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）07–2407–10 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2292Advance in the treatment methods of biomass tarLI Lehao ，WEN Guangdong ，YANG Qiwei ，ZHANG Ming ，XING Huabin ，SU Baogen ，REN Qilong（Key Laboratory of Biomass Chemical Engineering of Ministry of Education ，Department of Chemical and BiologicalEngineering ，Zhejiang University ，Hangzhou 310027，Zhejiang ，China ）Abstract ：Biomass gasification is a common technology of converting biomass into energy. The tarproduced in the process of biomass gasification not only leads to equipment corrosion ，pipeline blockage and secondary pollution ，but also reduces the efficiency of biomass gasification. The classification ，potential hazard and treatment methods of biomass tar are reviewed in this paper ，with a focus on the recent research progress of catalytic cracking and plasma treatment methods. The advantages and disadvantages of different methods were compared. Physical method has the advantages of simple devices and easy operation ，but the energy is not fully utilized and the secondary pollution exists. Thermal cracking can convert tar into gas and increase the energy of the produced gas ，however ，the process needs high temperature and cost. Having the lower temperature than thermal cracking ，the catalytic cracking is the most active field in tar treatment ，but the catalysts have the disadvantages of poor stability ，easy deactivation ，high cost etc . Plasma methods include cold plasma method and thermal plasma method ，which are newly developed treatment methods of biomass tar in recent years. Possessing the characteristics of high temperature ，high enthalpy and high electron density ，the thermal plasma method provides new opportunity for the development of biomass tar processing technology. Key words ：biomass ；tar ；syngas ；pyrolysis ；plasma第一作者：李乐豪（1991—），男，硕士研究生。
生物质气化焦油生成及裂解机理研究进展
袋 过 滤 、 洗 、 电 捕 获 等 ） 除 去 粗 产 品 气 中 湿 静 可 ９ ％ 的 焦 油 ， 难 达 到 内 燃 机 用 所 需 焦 油 含 量 标 ９ 亦
质难 于燃用 且分散 地域 广泛 的缺点 ， 又可充 分发 挥 燃 气 发 电技 术设备 紧凑 且污染 少 的优 点 ， 因此 引起 了 国内外 的广泛重 视 ， 当前 可再生 能源利 用研 究 是
０ 引 言
氧 化 裂 解 、 裂 解 、 内催 化 裂 解 ） 炉 外 去 除 （ 热 炉 与 如 炉外催 化裂 解 、 理 过 滤洗 涤 ） 物 ２种 方 式 。 建 议 的
生 物质气 化发 电技 术主要 包括生 物质气 化 、 气
体 净化 、 燃气 发 电等过程 ， 具有 技术灵 活性 强 、 染 污
．
生 物 质 气 化 焦 油 生 成 及 裂 解 机 理 研 究 进 展
杨 小元 ， 周宇 翔
生物质热解、气化过程中的焦油处理技术
生物质热解、气化过程中的焦油处理技术本报告分析了生物质热解、气化过程中焦油产生的原因，并介绍了焦油处理技术方法，包括物理、化学方法。
同时，结合工程项目实际，分析热解、气化过程中燃气进内燃机发电和燃气进锅炉、汽轮发电机组发电两种燃气利用方式对燃气中焦油含量的要求，找到满足厂家要求的焦油处理手段，并给出了焦油处理设备的造价。
标签：焦油;热解;气化0 前言生物质热解、气化过程中，焦油的产生无法避免。
焦油的存在对热解、气化系统影响较大，一是会降低热解、气化系统的效率，焦油产物的能量一般占总能量的5%-15%[1-3]。
焦油在200℃以下呈液态，液态的焦油会与灰尘、水等结合在一起，堵塞管道和设备。
对燃气内燃发电机组、燃气轮机本体损伤相当大，且容易堵塞管路。
因此焦油的处理，关系到燃气利用设备运行的好坏。
1 焦油处理的主要方法1.1 物理除焦法物理除焦法无法将焦油完全去除，只是将焦油由气相转化为液相析出，进行收集外卖。
包括干法、湿法、电捕焦等多种方案。
其中干法是采用机械或者过滤的方法，依赖的是离心力，使焦油从燃气中分离出来，其工作温度较高，通常600℃左右。
常用设备包括旋风分离器，陶瓷过滤器，沙床等。
湿法常采用水洗法或者油洗法，通过降温的方式，让焦油中的各种组分逼近其凝固点，这样，能够使大量的焦油冷凝下来。
与水洗法相比，油洗法有其优势，油与油是相容的。
能够对重质焦油、轻质焦油均有较好的捕集作用。
无论水洗法、油洗法，均需设置泵，通常为一运一备，起到可靠的备用作用。
电捕焦，即采用电捕焦油器，利用电极的电晕作用，让燃气中的焦油在沉淀极处凝结。
电捕焦油器通常分为管式电捕焦油器和蜂窝式电捕焦油器。
电捕焦油器应用范围广，已在焦化厂、钢铁厂等各种场合得到了应用，起到了捕集粗燃气中焦油的作用。
1.2 化学除焦法化学除焦法即采用催化剂，如白云石、Ni基催化剂等，将焦油转化成可利用的小分子。
其中最具代表性的催化剂是白云石。
化学方法虽然从根本上解决了焦油问题，但其存在催化剂失活、价格高昂等诸多问题，工程上的主流处理方案依然是物理除焦法。
生物质焦油的特性及其去除方法的研究现状
生物质焦油的特性及其去除方法的研究现状袁惠新;王宁;付双成;单振红【摘要】Biomass tar is the bottleneck which impedes the biomass hot chemical technology development.Only through a complete and exact understanding of features and characteristics of tar,can researchers choose the appropriate removal methods.This thesis first introduces the features of biomass tar,secondly classifies the tar and finally presents the removal methods of tar at home and abroad,which provides reference for further research.%生物质焦油是阻碍生物质热化学转化技术发展的瓶颈问题。
只有全面正确的了解焦油的性质和特点,才能选择最合适的去除方法。
介绍生物质焦油的特性,并将焦油的成分分类,最后介绍了目前国内外去除焦油的方法,为进一步研究提供参考。
【期刊名称】《过滤与分离》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P45-48)【关键词】生物质能;焦油;特性;去除方法【作者】袁惠新;王宁;付双成;单振红【作者单位】常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016【正文语种】中文【中图分类】TQ028.2随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少，因此，开发和利用可持续的替代能源已成为一项全球性的重大课题，生物质能源作为相对稳定的可再生能源已日渐成为世界各国重视的焦点[1]。
生物质气化技术及焦油裂解催化剂的研究进展
ｒａ ｔｒ ，ｔｅ ｍｅｈ ｎｓ ｏ ａａｙｉ ｅ ｃｉｎ ａ ｄ ｉ ｙ ａ ｃ ｄ ｌ ｓａ ｌ ｈ ｎ ． ｅ ｃｏｓ ｈ ｃ ａ ｉｍ ｆｃ ｔ ｔ ｒａｔｏ ｎ ｔ ｄ ｎ ｍｉｓｍｏ ｅ ｔｂｉ ｍｅ ｔ ｌ ｃ ｓ ｅ ｓ
Ｋｅ ｒ ｓ ｂｏ ｓ ； ａ ｉ ｃ ｔ ｎ； ａ ｉ ｅ ；ａ ； ｉｍａ ｓ ｓ ｎ ａ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉｍａ ｓ ｇ ｓ ａｉ ｇ ｓｆ ｒ ｔ ｂ ｏ ｓ ｙ ｇ ｓ ｉ ｆ ｏ ｉ ｒ
物 质 的低 能量 密度 特征 ， 资过 高 的前处 理技 术不 具 有 经 济性 。气 化 炉 的优 化 设 计是 指 通 过 合理 的炉 投 膛结 构 改进 、 工艺 设 备选 取 和气化 条 件优 化 ， 根 本上达 到 降低 焦油 含量 的 目的。燃气 净 化技 术包 括水 从 洗法 、 滤法 、 过 电捕法 等物 理 方法 ， 包括 热裂 解 、 化裂 解 等化 学方 法 。焦 油 中的能 量一般 占生物质 燃 也 催 气 总能 量 的 ５％ 一１ ， 理方 法 脱除焦 油 不仅 浪费 了这 部分 能 量 ， ５％ 物 降低 了气化 效 率 ， 而且 还 会 产生 二 次污 染 ， 对环 境造 成危 害 ； 热裂 解 法需 要 １ ０ 以上 的高温 条件 ， 能显 著增 加 ， ０ｏ ２ Ｃ 耗 因此 ， 也不 值得 推崇 。 综 上所 述 ， 者认 为通 过 对气 化 炉 的结 构 进行 改进 以获 得尽 可 能低 焦油 含量 的燃 气 、 作 以及采 用催 化 剂对 焦油 进行 催 化裂解 更 有 发展前 景 。优 良的气化 炉结 构 或设计 ， 以将 大部 分焦 油 在气化 炉 内除掉 ， 可
Ｗ ＡＮＧ ｏ，Ｌ Ｕ ｎ— ｕａ Ｄｕ Ｉ Ｙｕ ｑ ｎ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｎｒｙＲ ｓａｃ ， ｉｍ ｎＵ ｉ ｒ ｔ， ｉｍ ｎ３ １０ ，Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ ｅｇ ｅｅｒｈ Ｘａ ｅ ｎｖ ｓｙ Ｘ ａ ｅ ６０ ５ ｈｎ ） Ｅ ｅｉ Ａｂｔａｔ Ｉ ｉ ｐｐ ｒ ｉ ａｓｇｓｉａｏ ｅｈ ｏ ｇｅ ａｄ ｒｌ ｅ ｕ ｊｃ ｒ ｅｉ ｅ ．Ｔ ｅｏ ｔ ｚｔ ｎ ｄｓ ｎｏ ｈ ｓｒｃ ： ｎｔ ｓ ａｅ ，ｂｏ ｓ ａｉｃｔｎ ｔ ｎｌ ｉ ｎ ｅ ｔ ｓｂｅｔ ａｅｒｖｅ ｄ ｈ ｐｉ ａｉ ｅｉ ｆｔｅ ｈ ｍ ｆ ｉ ｃ ｏ ｓ ａｄ ｓ ｗ ｍｉ ｏ ｇ
生物质气化技术研究现状与发展
１ 生物 质 气化 原 理 与 工 艺
１ １ 生物质气 化 原理 ．
的活性 ， 更适 合 气化 。生 物 质 气化 主要 包 括 气 化 反
应、 合成气催化 变换 和气体分离净化过程。气化转 化的重点为气体组分与产率的调整与控制。 生 物质 气 化 与 热解 不 同 ， 化 过 程需 要 气 化 介 气
ｂｉｍａ ｓｇ ｓｆｃ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｅ ｎ Ｃｈ ｎ ｓｐ ｔｆｒ ｒ ｏ ｓ ａ ｉ ａ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉｓ ｉ ｉ ａ ｉ ｕ ｏ ｗａ ｄ． ｉ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ： ｂｉｍａ ｓｇ ｓ ｃ ｔ ｎ； ｇ ｓｆｅ ｇ ｓｆ ａｉ ｎ ｐｅ ｏ ａ ｃ ｉｆｕｅ ｃ ｎ ａ ｔｒ； ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｏ ｓ ａ ｉ ａ ｉ ａ ｉ ｒ； ｉ ｆ ｏ ｉ ａ ｉ ｃ ｔｏ ｒ ｒ ｎ ｅ； ｎ ｌ ｎ ｉ ｇ ｆ ｃｏ — ｉ ｆ ｍ ｖ ｕ ｔ ｇ ｉ ｄ ｃ ｔｒ ｌ ａ ａｉ ｎ ｉａｏ ； ｎ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｉｅ ｔｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｄ ｒ ｃｉ ｎ
质 气化技 生物质 气化 ； 气化 炉 ； 气化 性 能 ； 影响 因素 ； 评 价指 标 ； 发展 方 向
中图分 类号 ：Ｔ ９ ６ Ｕ ９ 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ ４ １ （ ０ ６ ０ ０ ０— ４ ６ ２ ０ ） ７—０ ２ ０ ０ ０— ７
理是在一定的热力学条件下 ， 借助于部分空气 （ 或 氧 气 ） 水 蒸 气 的作 用 ， 生 物 质 的 高 聚 物 发 生 热 、 使
ｔａ ｓｏ ｌ ｂ ｏ ｅ ｒ ｉ ｓ ｇ ｓ ｃｔ ｎｔｃ ｎｌｇ ｓ ｅ ｅｃ ｂ ｄ ａ ｄｔｅｄ ｖｌ ｍ ｎ ｄｒｃ ｏ ｈ ｔ ｈ ｕｄ ｅｓｌ ｄｆ ｏ ｓ ａｉ ａｉ ｈ ｏｏ ｅ ｓｒ ｅ ， ｎ ｅｅｏ ｅ ｔ ｉ ｔ ｎｏ ｖ ｏ ｂ ｍａ ｆ ｏ ｅ ｉ ｉ ａ ｄ ｉ ｒ ｈ ｐ ｅｉ ｆ
生物质气化技术及焦油净化方法
不够稳定 的问题。尽快 开发 出投 资较少 、 焦油含 量
Ｌ
Ｉ
２１ ０ ０年 ４月
农 机 化 研 究
第 ４期
低 、 术 成 熟 的 小 型 或 户 用 生 物 质 气 化 装 置 ， 目前 技 是 农 村推 广应 用 生 物质 利用 技 术 的关 键 。
气化 供气 技 术 ， 气 化 炉 产 生 的生 物 质 燃 气 供 给 相 应 使
配套设备 ， 为居 民提供 炊事用气。 目前 ， 生物质气 化
化系统体积小 、 投资少的特点 ， 更适合于经济相对落 后和居住较分散 的农村用户 。 目前 ， 型户用生物 Ｊ 小 质气化技术 已有一定发展 ， 如湖南张家界 三木能源开 发有限公 司生产 的户用气化 炉 ， 采用固定床上吸式炉
户均 投入 达 ４００多元 ， 一 些 经 济不 够 发 达 的地 区 ０ 在
化供气和生 物质气化发 电 。其利用生物 质的前提 Ｊ 都是使生物质先在气化 炉 内进行气化反 应生成可燃 气， 故气化炉是生物质气化系统 的核心设备 。
本 文在对 两 种生 物 质 供 气 系 统 的 性 能 、 点 及 适 特
用户支付有一定难度 ；
２ ）项 目要 求 整体 连 片推 广 ， 以适应 我 国 目前农 难 村 居住 尚不够 集 中 的现状 ；
３ ）生物质燃气热值低 ， 但气柜容量有 限， 要求供 气时间统一 ， 故用户常感使用 不便 ， 致使许多气化工 程 欠 费 现 象 严 重 ， 不 到 设 计 要 求 户 数 ， 化 设 备 利 达 气
型 ， 有 气化 炉 设备 简单 、 资较 少 的特 点 ， 套 生物 具 投 一
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LOWCARBONWORLD2019/1燃煤与生物质气化耦合发电技术
———生物质气化焦油研究现状王树才1，张万辉1，刁诗清1，佟瑶3，孙洋2、3（1.大唐长山热电厂，吉林松原138000；2.天津大学环境科学与工程学院，天津津南区300350；3.沈阳航空航天大学能源与环境学院，辽宁沈阳110136）
【摘要】针对生物质气化副产物焦油对其商业化应用的阻碍，本文综合阐述焦油形成机理及其影响因素，分析不同焦油处理方式的优缺点，研究焦油处理技术的发展趋势。分析得出：利用气化炉内、炉外两种技术手段共同实现焦油量的降低及燃气焦油的脱除，是行之有效的焦油脱除技术。【关键词】生物质；气化；焦油；研究现状【中图分类号】TM61【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2019）01-0053-03
引言化石燃料的短缺及其对环境造成的严重污染引发了学者对清洁绿色可再生能源的研究袁如风能尧太阳能和生物质能遥生物质能由于是碳中和型能源袁具有更好的运输和储存性能袁成为研究热点[1]遥在众多生物质利用技术中袁气化技术由于可
以产生高性能可燃气耦合燃煤发电被认为是的未来主要应用技术遥但生物质气化转化过程中袁除目标高品位燃气外袁还会生成焦油等副产品[2]遥焦油是一种粘稠液体袁含有重芳基碳袁通
常含有大量金属袁在高温时呈气态袁与气化燃气完全混合袁但低温时易与水尧炭粒等物质结合袁引起管道堵塞袁严重影响燃气的进一步利用袁降低生物质原料利用效率[3]遥一般气化炉气
化燃气含焦油在1g/m3以上袁远超我国规定的燃气设备允许容量遥因此袁降低或消除生物质气化焦油产量对生物质气化技术的推广应用至关重要遥本文旨在对气化焦油的形成机理尧影响因素以及去除方法进行综述袁以期寻求生物质气化过程中焦油脱除的最佳路径遥1焦油特性及产生机理
焦油是生物质三组分在气化过程中分子键断裂而生成的[4]袁焦油成分十分复杂袁主要成分是苯的衍生物及多环芳烃[1]袁其
黏度大袁含有少量的氮尧硫元素遥根据焦油组分构成分为气相色谱测不到的焦油尧杂环化合物尧芳香族成分尧轻聚芳基碳和重聚芳香族碳氢化合物等五类[5]遥根据生成阶段分为初级焦
油尧二级焦油和三级焦油遥生物质被加热袁化学键开始断裂形成较大分子化合物称为初级焦油袁包含绝大部分纤维素化合物的碎片或单体袁初级焦油不稳定袁在温度和压力的作用下袁进一步生成二级尧三级焦油袁二级焦油酚类及烯烃类化合物为主袁三级焦油包含芳香烃及其衍生物遥焦油形成机理院生物质原料+气化剂寅CO+CO2+CH4+H2
O+
焦炭+焦油+噎焦油裂解机理院Tars+H2O+CO2寅CmHn+CO+H2+CH4
+噎
2气化焦油产生影响因素
影响生物质气化焦油产生的主要因素有生物质原料物性渊原料种类尧粒径和含水率冤尧反应条件渊温度尧停留时间尧当量
比渊ER冤尧催化剂尧气化剂和反应压力冤及反应炉型种类等遥2.1生物质物性的影响
原料物性是影响生物质气化焦油组成及含量的最主要因素之一遥已有研究发现生物质含水率是影响碳转化尧冷气效率和产气热值的最重要因素遥同时发现袁生物质中纤维素尧半纤
维素和木质素形成焦油的特性不同袁如Yu等[6]对富含木质素的木屑和富含纤维素的秸秆在喷流式焙烧炉进行了气化研究袁发现温度<800益时袁木屑的焦油产率高于秸秆袁温度>800益时袁结果相反遥2.2反应条件的影响
渊1冤温度遥温度对生物质气化焦油的产生有重要影响袁其影响又与停留时间有耦合作用遥通常温度500益左右时袁焦油产量最高[7]遥低于此温度袁气化反应不完全焦油生成量少遥当温
度高于600益时袁一次焦油会发生二次裂解尧重整和聚合等反应袁生成二次焦油袁焦油产量减少袁且温度越高袁焦油分解程更加彻底[8]遥
渊2冤气化剂遥气化燃气组成及焦油量随气化剂不同有差异遥
目前常用的生物质气化剂有空气尧水蒸气尧空气-水蒸气尧水蒸气-氧气等遥徐洪东等[12]通过热力学平衡模型计算得出空气中氧气浓度的增加能够显著提高气化指标袁降低焦油含量曰同时氧气浓度尧蒸汽/空气比与反应温度近似成线性关系袁有利于降低焦油产量遥渊3冤当量比渊ER冤遥当量比是指气化过程实际供给空气量
与理论燃烧空气量的比值袁是由生物质燃料特性决定的遥ER值越大袁反应越剧烈袁反应器内温度越高袁有利于焦油二次裂解袁生成大量可燃气遥但ER值增大带入大量N2
袁降低可燃气
的热值遥Yu等[9]实验证明纤维素尧半纤维素和木质素三种组分的焦油产率均会随ER的提高而有所下降遥2.3反应炉型的影响
生物质气化设备分为固定床气化炉渊上吸式尧下吸式尧横吸式尧开心式冤和流化床气化炉渊鼓泡流化床和循环流化床冤两种形式遥由于挥发分中的焦油在氧化层和还原层进一步氧化裂解袁所以下吸式固定床气化焦油量低于上吸式固定床气化遥横吸式固定床由于温度高尧气化强度大袁燃气热值较高且几乎不含焦油遥鼓泡流化床焦油产量高于循环流化床气化炉遥3焦油处理技术
焦油处理技术根据处理位置不同可分为气化炉内处理和炉外处理两种形式遥炉内处理技术是通过优化反应条件袁调整气化炉结构进而抑制焦油的形成遥炉外处理技术则是对燃气进行洁净处理脱除焦油遥根据反应原理不同袁炉外处理技术又可分为物理法和热化学法两种形式遥3.1炉内处理技术
炉内处理技术主要是根据影响焦油形成的因素袁对反应
低碳技术53LOWCARBONWORLD2019/1
条件尧操作条件进行优化袁防止或转化生物质在气化炉中形成的焦油袁以实现是在源头上控制或降低焦油产生的含量遥3.1.1生物质原料预处理生物质是由多种有机化合物复合构成的大分子化合物袁含水率高遥气化过程中袁大部分焦油是由生物质挥发性物质在气化的初始阶段形成的遥因此袁对生物质进行预处理袁去除挥发分袁可降低生物质气化焦油量遥Dudy俳ski等[10]对焙烧生物质与未处理生物质气化进行对比分析袁发现焙烧生物质气化速率和焦油收集率更低遥3.1.2反应温度反应温度影响产物的组分及焦油产量遥Berrueco等[11]在恒压和催化剂渊白云石冤的促进下袁考察750益和850益对热解特性的影响袁发现高温能促进焦油分解袁燃气产量增加遥陈汉平等[12]在空气当量比为0.15袁白云石为催化剂时得出相同结论遥3.1.3催化剂催化剂添加会促进焦油碳氢化合物键的断裂袁促进焦油的二次裂解减少生物质气化焦油的产量遥Xie等[13]研究了钙基催化剂对循环喷流床反应器中生物质气化的影响袁发现催化剂促进生物质气化提高气体产品质量袁促进焦油的转化遥3.1.4气化炉型气化炉型主要影响温度场分布和停留时间进而影响气化反应过程遥赖艳华[6]采用两段供风装置袁将热解区与还原区分离袁可燃气中焦油仅为一段式通风的10%袁大幅度降低焦油含量遥3.2炉外处理技术3.2.1热化学法热化学法除焦就是利用热使焦油发生一系列的化学反应袁生成小分子气体遥热化学法包括热裂解法和催化裂解法遥渊1冤热裂解法热裂解法是利用较高温度促使大分子焦油裂解成小分子气体袁其所需温度较高遥温度及载气对焦油的热裂解效果影响显著遥江程程[7]等通过比较在氮气尧水蒸气尧二氧化碳3种气氛对焦油裂解影响袁发现高温和水蒸汽均可明显促进焦油的裂解袁而CO2浓度过高会对焦油裂解产生抑制作用遥渊2冤催化裂解法催化裂解是在特定催化剂的作用下袁对焦油进行深度处理实现组分转化袁生成小分子气体袁以降低燃气中焦油的含量遥利用催化剂降低了焦油组分转化所需活化能袁从而降低了反应温度袁减少反应能耗遥所利用的催化剂应满足院对于焦油的裂解有效袁平价易得袁有较好性能等条件遥研究表明提高催化裂解温度和延长气体在裂解反应器中停留时间促进焦油的裂解反应袁降低其含量[14]遥3.2.2物理法除焦物理法又称机械法袁实质是将焦油从气相转移到冷凝相袁并不能真正去除焦油袁这会降低生物质原料的利用率及能量回收率遥物理法除焦包括湿法渊干湿一体法冤尧干法2种袁前者包括文丘里洗涤器尧静电除尘器等曰后者包括旋风除尘器尧吸附等遥渊1冤湿法或干湿法除焦湿法即利用水清洗燃气使其迅速降温使焦油冷凝袁从而得以去除遥湿法渊干湿法冤焦油去除效果好袁且其结构简单尧操作方便尧成本低袁但会产生大量废水袁造成二次污染袁也有学者利用油作为洗涤液袁但成本昂贵袁无法满足大规模工业需求遥Parihar等[16]
设计了一种新型管式湿式静电预压器袁可除
<1滋m的细颗粒物和焦油袁最大颗粒物去除率为83%袁焦油去
除率为62%遥Bhoi等[16]设计了一种以植物油的湿式填充床洗涤系统袁对焦油的模型化合物具有很好的去除效果袁可使气化气中焦油浓度降低到理想值遥渊2冤干法除焦
干法除焦则是利用外力的方法使焦油从气化气流中分离出来袁或使燃气通过多孔滤料孔隙来分离杂质遥干法可有效避免废水处理问题袁但其结构复杂尧成本高尧使用寿命短尧焦油沉积问题严重袁而且会造成焦油能源的浪费遥吸附法是利用具有较大的比表面积固体吸附剂吸附气化焦油的一种方法遥吸附结果随实验选用吸附剂种类的不同袁存在较大差异遥Tarnpradab等[4]利用废弃食用油去除焦油袁实现1L废弃
食用油吸收14.4J油袁去除率分80%遥付双成等[17]设计将旋风分离器和冷却器结合为一体袁集合了干法除焦油的优点袁最高分离效率可达78%遥3.2.3等离子体法
等离子气化技术是利用等离子体获得高温热源尧经过一系列的化学反应使非气态物质转化为气体的一种技术袁包括冷等离子体法和热等离子体法两种形式遥通过对焦油的分解实现焦油能量的回收利用袁发展潜力巨大遥等离子体去除焦油反应机理如下所示院热等离子体具有高温尧高焓尧高电子密度的特点袁可在短时间内获得很高的焦油裂解效率遥韩建涛等[18]采用热等离子体热解装置袁利用氩气和氢气混合气对焦油残渣进行热解袁确定最适的比焓为18.00MJ/kg尧氢气含量为60%渊准冤袁油残渣的转化率可达54.3%袁炔产率达13.6%袁气体产率达35%遥4展望
生物质气化燃气焦油的存在制约了生物质气化与燃煤耦合发电技术的推进袁一种清洁高效尧经济的焦油脱除技术是国内外学者共同探索的目标遥现阶段生物质气化焦油净化技术都存在其各自优缺点袁利用气化炉内尧炉外两种技术手段共同实现焦油量的降低及燃气焦油的脱除袁是行之有效的焦油脱除技术遥同时袁等离子体去除技术由于其低污染尧高效率尧发展潜力巨大袁也将成为未来焦油脱除技术的主要研究方向遥
参考文献[1]刘玉环袁朱普琪袁王允圃.生物质气化焦油处理技术的最新研究进展
[J].现代化工袁2013袁33渊11冤院24~27+29.[2]常圣强袁李望良袁张晓宇.生物质气化发电技术研究进展[J].化工学
报袁2018袁69渊08冤院3318~3330.[3]孙书晶.生物质气化过程中焦油脱除方法分析[J].环境保护与循环
经济袁2017袁37渊02冤院41~45+49.[4]ThanyawanTarnpradab袁SiriwatUnyaphan袁FumitakeTakahashi.Tar